圆管流动中壁面引入周期扰动空间发展的研究

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该文研究圆管流动中由局部壁面引入的周期性吹吸(PSB)扰动沿流向的空间发展.流 动的雷诺数选定为3000,扰动的幅值限定为亚临界,此时在求解域内的流动尚未达到充分发展的湍流.研究人员采用特征模态展开(EES)和直接数值模拟(DNS)两种方法求解了扰动的空间演化,其中的EES是基于线化Navier-Stokes算子的特征函数展开,只用于求解小幅值扰动的演化,而DNS则是利用谱方法结合嵌边法来数值积分非线性的Navier-Stokes方程,可以求解各种幅值扰动的演化.为了分析扰动的发展,研究人员将流动的特性以流动模态来刻划:壁面引入的PSB扰动激发了与自身具有相同周向波数和频率的基本模态;基本模态的非线性 自相互作用又产生了二阶模态;低阶模态之间的非线性相互作用可以产生更高阶的模态,等等.
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